(57)【要約】【課題】  エッジロードを抑制すると共に、球面ころ中央部の面圧をも低減して、長寿命化を図ること。【解決手段】  内輪２の軌道面の母線は、球面ころ３の頭部側又は端部側のエッジ部３ａに対向する部位で、その曲率半径をなめらかに連続的に変化した応力逃がし用の内輪側ダラシ形状部１０を有している。すなわち、内輪側ダラシ形状部１０は、その曲率半径の中心が内輪２の軌道面の曲率半径の中心とは反対側に設定してあり、その曲率半径をなめらかに連続的に変化させている。これにより、内輪側ダラシ形状部１０は、球面ころ３の頭部側又は端部側のエッジ部３ａから徐々に離間できるようになっている。従って、重荷重条件時に発生する軌道面６とエッジ部３ａとの接触過大応力を効果的に逃がして、エッジロードを防止することができる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周に円弧状の軌道を有する外輪と、
外周に外輪の軌道面に対向して配置した軌道面を有する内輪と、
外輪の軌道面と内輪の軌道面との間に介装した複数列の球面ころと、
これら複数列の球面ころを保持する保持器と、からなる、自動調心ころ軸受において、
前記内輪の軌道面の母線は、球面ころの頭部側又は端部側に対向する部位で、その曲率半径をなめらかに連続的に変化した内輪側ダラシ形状部を有することを特徴とする自動調心ころ軸受。
【請求項２】
前記球面ころの軌道面の母線は、球面ころの頭部側又は端部側のエッジ部に、その曲率半径をなめらかに連続的に変化した球面ころ側ダラシ形状部を有することを特徴とする請求項１に記載の自動調心ころ軸受。
【請求項３】
前記内輪側ダラシ形状部及び前記球面ころ側ダラシ形状部以外の箇所に於いて、前記外輪又は内輪の軌道面アール寸法（Ｒ１）に対する、球面ころの転動面アール寸法（Ｒ２）の比率は、Ｒ２／Ｒ１＞０．９５であることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動調心ころ軸受。
【請求項４】
前記外輪、前記内輪、及び前記球面ころの少なくとも１つは、主として、Ｃ；０．３〜０．７重量％、及びＣｒ；１〜３重量％を含有する合金鋼、またはＪＩＳの高炭素クロム軸受鋼からなり、しかも、浸炭処理を施すことにより、表面層の残留オーステナイト量（γＲ）を、２０〜５０ｖｏｌ%とした軸受部材を用いたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の自動調心ころ軸受。
【請求項５】
前記内輪側ダラシ形状部、又は前記球面ころ側ダラシ形状部は、超仕上加工、又は、ロータリードレス加工により形成してあることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の自動調心ころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種機械装置に組み込み、重量が比較的嵩む回転軸を支承する自動調心ころ軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１２は、従来に係る自動調心ころ軸受の断面図である。
【０００３】
図１３（ａ）は、従来に係るころの拡大図であり、（ｂ）は、従来に係る内輪の拡大断面図である。
【０００４】
自動調心ころ軸受は、図１２に示すように、外輪１と、内輪２と、これら外内輪間に配置した２列の球面ころ３，３と、球面ころ３，３を保持する保持器４，４と、から構成してある。
【０００５】
外輪１は、内周に単一円弧状の軌道面５を有している。また、内輪２は、その内周で、回転軸（図示略）に固定してあり、その外周には、外輪１の軌道面５に対向する２つの円弧状軌道面６，６が、軸方向中央部に所定間隔をおいて、形成してある。
【０００６】
外輪１の軌道面５と、内輪２の軌道面６，６との間とには、それぞれ、２列の球面ころ３，３が介装してある。これら２列の球面ころ３，３は、それぞれ、保持器４，４により保持してある。
【特許文献１】特公平３−５２７号公報
【特許文献２】特開平９−７２３４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、自動調心ころ軸受において、従来、重荷重条件になると、内輪の軌道面６ところエッジ部３ａの接触応力が過大になってしまい、早期に損傷してしまうことがある。
【０００８】
すなわち、従来の自動調心ころ軸受は、重荷重が加わる場合、内輪２および外輪１の軌道面５，６のアール寸法に対して、球面ころ３の胴部アール寸法を小さくして、エッジロードを緩和している。
【０００９】
軌道面５，６のアール寸法と、球面ころ３の胴部アール寸法との差が大きくなると、球面ころ３の中央部の面圧が高くなり、その部分での寿命が低下する。
【００１０】
従って、エッジロード部の面圧と、球面ころ３の中央部の面圧とのバランスが、最も長寿命になる軌道面５，６のアール寸法と、球面ころ３の胴部アール寸法とを選定している。
【００１１】
しかし、重荷重になればなる程、軌道面５，６のアール寸法と、球面ころ３の胴部アール寸法との差を大きくしなければならないため、軸受寿命の長寿命化は、望めないといったことがある。
【００１２】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、エッジロードを抑制すると共に、球面ころ中央部の面圧をも低減して、長寿命化を図ることができる自動調心ころ軸受を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するため、本発明の請求項１に係る自動調心ころ軸受は、内周に円弧状の軌道を有する外輪と、
外周に外輪の軌道面に対向して配置した軌道面を有する内輪と、
外輪の軌道面と内輪の軌道面との間に介装した複数列の球面ころと、
これら複数列の球面ころを保持する保持器と、からなる、自動調心ころ軸受において、
前記内輪の軌道面の母線は、球面ころの頭部側又は端部側に対向する部位で、その曲率半径をなめらかに連続的に変化した内輪側ダラシ形状部を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項２に係る自動調心ころ軸受は、前記球面ころの軌道面の母線は、球面ころの頭部側又は端部側のエッジ部に、その曲率半径をなめらかに連続的に変化した球面ころ側ダラシ形状部を有することを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項３に係る自動調心ころ軸受は、前記内輪側ダラシ形状部及び前記球面ころ側ダラシ形状部以外の箇所に於いて、前記外輪又は内輪の軌道面アール寸法（Ｒ１）に対する、球面ころの転動面アール寸法（Ｒ２）の比率は、Ｒ２／Ｒ１＞０．９５であることを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項４に係る自動調心ころ軸受は、前記外輪、前記内輪、及び前記球面ころの少なくとも１つは、主として、Ｃ；０．３〜０．７重量％、及びＣｒ；１〜３重量％を含有する合金鋼、またはＪＩＳの高炭素クロム軸受鋼からなり、しかも、浸炭処理を施すことにより、表面層の残留オーステナイト量（γＲ）を、２０〜５０ｖｏｌ%とした軸受部材を用いたことを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項５に係る自動調心ころ軸受は、前記内輪側ダラシ形状部、又は前記球面ころ側ダラシ形状部は、超仕上加工、又は、ロータリードレス加工により形成してあることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明によれば、内輪の軌道面の母線は、球面ころの頭部側又は端部側に対向する部位で、その曲率半径をなめらかに連続的に変化した内輪側ダラシ形状部を有しており、又は、球面ころの軌道面の母線は、球面ころの頭部側又は端部側に、その曲率半径をなめらかに連続的に変化した球面ころ側ダラシ形状部を有していることから、重荷重条件で発生するエッジロードを抑制すると共に、球面ころ中央部の面圧をも低減して、自動調心ころ軸受の長寿命化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態に係る自動調心ころ軸受を図面を参照しつつ説明する。
【００２０】
（第１実施の形態）
図１は、本発明の第１実施の形態に係る自動調心ころ軸受の断面図である。
【００２１】
図２（ａ）は、本発明の第１実施の形態に係るころの拡大図であり、（ｂ）は、本発明の第１実施の形態に係る内輪の拡大断面図である。
【００２２】
図３（ａ）は、内輪の球面ころ頭部側の拡大断面図であり、（ｂ）は、内輪の球面ころ端部側の拡大断面図である。
【００２３】
自動調心ころ軸受は、図１に示すように、外輪１と、内輪２と、これら外内輪間に配置した２列の球面ころ３，３と、球面ころ３，３を保持する保持器４，４と、から構成してある。
【００２４】
外輪１は、内周に単一円弧状の軌道面５を有している。また、内輪２は、その内周で、回転軸（図示略）に固定してあり、その外周には、外輪１の軌道面５に対向する２つの円弧状軌道面６，６が、軸方向中央部に所定間隔をおいて、形成してある。
【００２５】
外輪１の軌道面５と、内輪２の軌道面６，６との間とには、それぞれ、２列の球面ころ３，３が介装してある。これら２列の球面ころ３，３は、それぞれ、保持器４，４により保持してある。
【００２６】
本実施の形態では、内輪２の軌道面の母線は、球面ころ３の頭部側又は端部側のエッジ部３ａに対向する部位で、その曲率半径をなめらかに連続的に変化した応力逃がし用の内輪側ダラシ形状部１０を有している。
【００２７】
すなわち、図３（ａ）（ｂ）に示すように、内輪側ダラシ形状部１０は、その曲率半径の中心が内輪２の軌道面の曲率半径の中心とは反対側に設定してあり、その曲率半径をなめらかに連続的に変化させている。
【００２８】
これにより、内輪側ダラシ形状部１０は、球面ころ３の頭部側又は端部側のエッジ部３ａから徐々に離間できるようになっている。従って、重荷重条件時に発生する軌道面６とエッジ部３ａとの接触過大応力を効果的に逃がして、エッジロードを防止することができ、自動調心ころ軸受の長寿命化を図ることができる。
【００２９】
図１１（ａ）は、従来に係る内輪と球面ころとの面圧分布を示すグラフであり、（ｂ）は、本発明に係る内輪と球面ころとの面圧分布を示すグラフである。
【００３０】
図１１（ａ）（ｂ）を比較すれば明らかなように、本実施の形態では、軌道面６とエッジ部３ａとの接触過大応力を効果的に逃がして、エッジロードを著しく低減することができる。
【００３１】
図４（ａ）（ｂ）は、夫々、内輪側ダラシ形状部の超仕上加工の加工工程を示す模式図である。
【００３２】
本実施の形態では、内輪側ダラシ形状部１０は、超仕上加工（スーパーフィニッシュ加工）により形成してある。即ち、図４（ａ）に示すように、鼓形状の超仕上砥石１１の両端部を、頭部側と端部側の内輪側ダラシ形状部１０に当接して押圧しながら、図４（ｂ）に示すように、超仕上砥石１１を往復動させて、内輪側ダラシ形状部１０を形成している。これにより、製造コストを低減しながら、簡易な工程により、内輪側ダラシ形状部１０を形成することができる。
【００３３】
図５（ａ）（ｂ）は、夫々、内輪側ダラシ形状部のロータリードレス加工の加工工程を示す模式図である。
【００３４】
本実施の形態では、内輪側ダラシ形状部１０は、ロータリードレス加工により形成してある。即ち、図５（ａ）に示すように、ドレス１２と砥石１３とを、頭部側と端部側の内輪側ダラシ形状部１０に当接して押圧しながら、図５（ｂ）に示すように、砥石１３を回転させて、内輪側ダラシ形状部１０を形成している。これにより、製造コストを低減しながら、簡易な工程により、内輪側ダラシ形状部１０を形成することができる。
【００３５】
また、ロータリードレス加工は、内輪２の軌道面６を加工する場合のみに用いるものであるが、ドレス１２の端を少しだらすだけで、図５（ｂ）に示すように、頭部側と端部側の内輪側ダラシ形状部１０と、軌道面６とを同時に加工することが出来る。
【００３６】
さらに、自動調心ころ軸受の球面ころ３と内輪３は、ロータリードレスで加工する例が多いので、頭部側と端部側の内輪側ダラシ形状部１０と軌道面６とを同時加工できることにより、より効率的に加工が出来る。
【００３７】
（第２実施の形態）
図６は、本発明の第２実施の形態に係る自動調心ころ軸受の断面図である。
【００３８】
図７（ａ）は、本発明の第２実施の形態に係るころの拡大図であり、（ｂ）は、本発明の第２実施の形態に係る内輪の拡大断面図である。
【００３９】
図８（ａ）は、内輪の球面ころ頭部側の拡大断面図であり、（ｂ）は、内輪の球面ころ端部側の拡大断面図である。
【００４０】
本実施の形態は、その基本的構造が上記第１実施の形態と同様であり、その相違する点についてのみ説明する。
【００４１】
本実施の形態では、球面ころ３の軌道面の母線は、頭部側又は端部側のエッジ部３ａに、その曲率半径をなめらかに連続的に変化した応力逃がし用の球面ころ側ダラシ形状部２０を有している。
【００４２】
すなわち、図８（ａ）（ｂ）に示すように、球面ころ側ダラシ形状部２０は、その曲率半径が球面ころ３の転動面の曲率半径より小さくなるように設定してあり、その曲率半径をなめらかに連続的に変化させている。
【００４３】
これにより、球面ころ側ダラシ形状部２０は、内輪２の軌道面６から徐々に離間できるようになっている。従って、重荷重条件時に発生する軌道面６とエッジ部３ａとの接触過大応力を効果的に逃がして、エッジロードを防止することができ、自動調心ころ軸受の長寿命化を図ることができる。
【００４４】
図１１（ａ）は、従来に係る内輪と球面ころとの面圧分布を示すグラフであり、（ｂ）は、本発明に係る内輪と球面ころとの面圧分布を示すグラフである。
【００４５】
図１１（ａ）（ｂ）を比較すれば明らかなように、本実施の形態では、軌道面６とエッジ部３ａとの接触過大応力を効果的に逃がして、エッジロードを著しく低減することができる。
【００４６】
図９（ａ）（ｂ）は、夫々、球面ころ側ダラシ形状部の超仕上加工の加工工程を示す模式図である。
【００４７】
本実施の形態では、球面ころ側ダラシ形状部２０は、超仕上加工（スーパーフィニッシュ加工）により形成してある。即ち、図９（ａ）に示すように、鼓形状の超仕上砥石２１の両端部を、頭部側と端部側の球面ころ側ダラシ形状部２０に当接して押圧しながら、図９（ｂ）に示すように、超仕上砥石２１を往復動させて、球面ころ側ダラシ形状部２０を形成している。これにより、製造コストを低減しながら、簡易な工程により、球面ころ側ダラシ形状部２０を形成することができる。
【００４８】
図１０（ａ）（ｂ）は、夫々、球面ころ側ダラシ形状部のロータリードレス加工の加工工程を示す模式図である。
【００４９】
本実施の形態では、球面ころ側ダラシ形状部２０は、ロータリードレス加工により形成してある。即ち、図１０（ａ）に示すように、ドレス２２と砥石２３とを、頭部側と端部側の球面ころ側ダラシ形状部２０に当接して押圧しながら、図１０（ｂ）に示すように、砥石２３を回転させて、球面ころ側ダラシ形状部２０を形成している。これにより、製造コストを低減しながら、簡易な工程により、球面ころ側ダラシ形状部２０を形成することができる。
【００５０】
また、ロータリードレス加工は、ころ３の転道面２４を加工する場合のみに用いるものであるが、ドレス２２の端を少しだらすだけで、図１０（ｂ）に示すように、頭部側と端部側の球面ころ側ダラシ形状部２０と、球面ころ３の転動面とを同時に加工することが出来、より効率的に加工が出来る。
【００５１】
（第３実施の形態）
図１４は、本発明の第３実施の形態に係る自動調心軸受の模式図であって、面圧分布を示すものである。
【００５２】
図１５（ａ）は、本発明の第３実施の形態に係る自動調心軸受の模式図であって、中央面圧が高い場合の面圧分布を示すものであり、（ｂ）は、本発明の第３実施の形態に係る自動調心軸受の模式図であって、エッジロードと中央面圧とを低くした場合の面圧分布を示すものである。
【００５３】
自動調心ころ軸受は、図１４に示すように、外輪１と、内輪２と、これら外内輪間に配置した２列の球面ころ３，３と、球面ころ３，３を保持する保持器（図示略）と、から構成してある。
【００５４】
外輪１は、内周に単一円弧状の軌道面５を有している。また、内輪２は、その内周で、回転軸（図示略）に固定してあり、その外周には、外輪１の軌道面５に対向する２つの円弧状軌道面６，６が、軸方向中央部に所定間隔をおいて、形成してある。
【００５５】
ところで、従来の自動調心ころ軸受は、重荷重が加わる場合、内輪２および外輪１の軌道面５，６のアール寸法に対して、球面ころ３の胴部アール寸法を小さくして、エッジロードを緩和している。
【００５６】
軌道面５，６のアール寸法と、球面ころ３の胴部アール寸法との差が大きくなると、球面ころ３の中央部の面圧が高くなり、その部分での寿命が低下する。
【００５７】
従って、エッジロード部の面圧と、球面ころ３の中央部の面圧とのバランスが、最も長寿命になる軌道面５，６のアール寸法と、球面ころ３の胴部アール寸法とを選定している。
【００５８】
しかし、重荷重になればなる程、軌道面５，６のアール寸法と、球面ころ３の胴部アール寸法との差を大きくしなければならないため、軸受寿命の長寿命化は、望めないといったことがある。
【００５９】
本実施の形態は、重荷重が加わって、球面ころ３のエッジ部にエッジロードが生じた時、使用初期の段階で、球面ころ３のエッジ部および外輪軌道面５（又は、内輪軌道面６）がエッジロードの高面圧によって、適度に塑性変形させることによって、エッジロードを緩和するように構成してある。
【００６０】
これにより、軌道面５，６のアール寸法と胴部アール寸法の差を大きくする必要がなくなり、球面ころ３の中央部の面圧を、従来軸受に比べて小さくすることが出来る。従って、軸受寿命を従来軸受より長くすることが可能となる。
【００６１】
エッジロードの高面圧によって適度に塑性変形させる方法として、中炭素軸受用鋼（主として、Ｃ；０．３〜０．７重量％、及びＣｒ；１〜３重量％を含有する合金鋼）、またはＪＩＳの高炭素クロム軸受鋼を浸炭した後、焼入れ・焼き戻しした軸受部材を用いる。
【００６２】
中炭素軸受用鋼または高炭素クロム軸受鋼を浸炭することにより、表面層における残留オーステナイト量（γＲ）を２０〜５０ｖｏｌ％にして、塑性変形しやすくする。又、残留オーステナイトは、塑性変形部から亀裂が発生したり、亀裂が進展することを抑制する効果がある。
【００６３】
従来の浸炭軸受でも、表面層における残留オーステナイト量を得られるが、中炭素軸受用鋼または高炭素クロム軸受鋼に比べ、低炭素の鋼材を用いるため、内部硬さが低い。そのため重荷重が加わる用途には適さない。
【００６４】
このように、本実施の形態では、球面ころ３に重荷重が加わった場合のエッジロードを小さくして、軸受寿命を従来より長くすることが出来る。
【００６５】
図１４は、軌道輪の軌道面５，６のアール寸法（Ｒ１）に対する、球面ころ３の転動面アール寸法（Ｒ２）の比率が、Ｒ２／Ｒ１＞０．９５である自動調心ころ軸受に、基本静定格荷重の５０％以上の荷重が加わった場合の、外輪軌道面５と球面ころ３の胴部の接触面圧分布、および、内輪軌道面５と球面ころ３の胴部の接触面圧分布を示し、エッジロードが生じることを説明している。
【００６６】
図１５（ａ）は、エッジロードを下げるため、軌道面６のアール寸法（Ｒ１）に対して、転動面アール寸法（Ｒ２）を、図１５（ｂ）の（Ｒ３）寸法より小さくしている。そのため、球面ころ３の中央部の面圧が高くなり、軸受寿命が短い。
【００６７】
図１５（ｂ）は、図１４の状態で使用を開始し、球面ころ３のエッジ部および外輪軌道面５（又は、内輪軌道面６）がエッジロードの高面圧（図１４）になった後、使用初期の段階で高面圧のエッジロードによって適度に塑性変形することにより、エッジ部の形状がダレルことによって、エッジロードが緩和される（図１５（ｂ）)。
【００６８】
従って、図１５（ａ）の（Ｒ２）寸法より（Ｒ３）寸法を大きくすることが出来るので、球面ころ３の中央部の面圧を下げることが出来て、従来軸受より長寿命にすることが可能になる。
【００６９】
また、特許文献２は、高炭素クロム軸受鋼を浸炭した軸受部材についての特許出願であるが、重荷重用にエッジロードを緩和させることを目的にしたものではない。本実施の形態は、重荷重の状態で高面圧のエッジロードを生じる状態と組合せたことを特徴としている。
【００７０】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る自動調心ころ軸受の断面図である。
【図２】（ａ）は、本発明の第１実施の形態に係るころの拡大図であり、（ｂ）は、本発明の第１実施の形態に係る内輪の拡大断面図である。
【図３】（ａ）は、内輪の球面ころ頭部側の拡大断面図であり、（ｂ）は、内輪の球面ころ端部側の拡大断面図である。
【図４】（ａ）（ｂ）は、夫々、内輪側ダラシ形状部の超仕上加工の加工工程を示す模式図である。
【図５】（ａ）（ｂ）は、夫々、内輪側ダラシ形状部のロータリードレス加工の加工工程を示す模式図である。
【図６】本発明の第２実施の形態に係る自動調心ころ軸受の断面図である。
【図７】（ａ）は、本発明の第２実施の形態に係るころの拡大図であり、（ｂ）は、本発明の第２実施の形態に係る内輪の拡大断面図である。
【図８】（ａ）は、内輪の球面ころ頭部側の拡大断面図であり、（ｂ）は、内輪の球面ころ端部側の拡大断面図である。
【図９】（ａ）（ｂ）は、夫々、球面ころ側ダラシ形状部の超仕上加工の加工工程を示す模式図である。
【図１０】（ａ）（ｂ）は、夫々、球面ころ側ダラシ形状部のロータリードレス加工の加工工程を示す模式図である。
【図１１】（ａ）は、従来に係る内輪と球面ころとの面圧分布を示すグラフであり、（ｂ）は、本発明に係る内輪と球面ころとの面圧分布を示すグラフである。
【図１２】従来に係る自動調心ころ軸受の断面図である。
【図１３】（ａ）は、従来に係るころの拡大図であり、（ｂ）は、従来に係る内輪の拡大断面図である。
【図１４】本発明の第３実施の形態に係る自動調心軸受の模式図であって、面圧分布を示すものである。
【図１５】（ａ）は、本発明の第３実施の形態に係る自動調心軸受の模式図であって、中央面圧が高い場合の面圧分布を示すものであり、（ｂ）は、本発明の第３実施の形態に係る自動調心軸受の模式図であって、エッジロードと中央面圧とを低くした場合の面圧分布を示すものである。
【符号の説明】
【００７２】
１  外輪
２  内輪
３  球面ころ
４  保持器
５  軌道面
６  軌道面
１０  内輪側ダラシ形状部
１１  超仕上砥石
１２  ドレス
１３  砥石
２０  球面ころ側ダラシ形状部
２１  超仕上砥石
２２  ドレス
２３  砥石
２４  ころ転動面
【図１】
2005299702.tif 000003
【図２】
2005299702.tif 000004
【図３】
2005299702.tif 000005
【図４】
2005299702.tif 000006
【図５】
2005299702.tif 000007
【図６】
2005299702.tif 000008
【図７】
2005299702.tif 000009
【図８】
2005299702.tif 000010
【図９】
2005299702.tif 000011
【図１０】
2005299702.tif 000012
【図１１】
2005299702.tif 000013
【図１２】
2005299702.tif 000014
【図１３】
2005299702.tif 000015
【図１４】
2005299702.tif 000016
【図１５】
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